JP2004082458A

JP2004082458A - 金型装置

Info

Publication number: JP2004082458A
Application number: JP2002245099A
Authority: JP
Inventors: Makoto Goto; 後藤　誠
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】熱伝達媒体によりヒータの熱を金型に効率よく伝達できる金型装置を提供する。
【解決手段】カートリッジヒータ１３の発熱部１６ｂと、金型１２における収納孔１５が形成された部位との間（空隙Ｋ１）に、発熱部１６ｂの発熱により液化（溶融）するハンダ１４を隙間なく充填する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型装置に係り、詳しくはヒータを備えた金型装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、金型装置における金型を加熱する方法として、汎用の円柱状をなすカートリッジヒータ（棒状抵抗加熱ヒータ）を金型内に組み込んだものが提案されている。即ち、上記金型装置における金型には、前記カードリッジヒータを配置するヒータ収納孔が、そのカードリッジヒータの外形形状とほぼ同じサイズ及び形状となるように形成されている。そして、そのヒータ収納孔に前記カードリッジヒータが配置されている。
【０００３】
上記第１金型装置においては、カードリッジヒータの交換作業を行えるように、前記ヒータ収納孔の内径は前記カードリッジヒータの外径よりも若干大きく形成されている。このヒータ収納孔の加工は、通常ドリル加工を行った後、リーマなどで仕上げることにより、前記ヒータ収納孔とカードリッジヒータとの隙間（フィットインホール）を０．１ｍｍ以下となるように製作されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記隙間には空気が介在されており、その空気は断熱作用を奏するため、前記カードリッジヒータによる前記金型の加熱効率を損なっていた。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は熱伝達媒体によりヒータの熱を金型に効率よく伝達できる金型装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、発熱部を備えたヒータと、前記発熱部を収納する収納孔を有する金型とを備えた金型装置において、前記発熱部と前記金型における前記収納孔が形成された部位との間に、前記発熱部の発熱により液化する熱伝達媒体を充填したことを要旨とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１に従って説明する。
【０００８】
図１に示すように、本実施形態の金型装置１１は、金型１２、ヒータとしてのカートリッジヒータ（棒状抵抗加熱ヒータ）１３、及び熱伝達媒体としてのハンダ１４を備えている。
【０００９】
前記金型１２には雌ネジ部１９及び断面円形状をなす収納孔１５が互いに連通するように形成され、その雌ネジ部１９及び収納孔１５内に前記カートリッジヒータ１３の先端部１６が配置されている。
【００１０】
前記カートリッジヒータ１３の先端部１６は、前記雌ネジ部１９に螺合固定された雄ネジ部１６ａと、その雄ネジ部１６ａよりも先端側に形成された円柱状をなす発熱部１６ｂとを備えている。前記発熱部１６ｂは、その直径が「雄ネジ部１６ａにおける谷の径」よりも小さく形成されている。前記発熱部１６ｂにおける外周部には、ステンレス等の円筒状をなす耐熱金属パイプＰ１を備えている。前記耐熱金属パイプＰ１は耐熱カバーに相当する。また、カートリッジヒータ１３における雄ネジ部１６ａの基端側には、ナット部１７が一体的に形成されている。前記雌ネジ部１９と前記雄ネジ部１６ａとにより漏れ防止手段としての螺合機構１８が構成されている。
【００１１】
また、金型１２における収納孔１５は、内径が発熱部１６ｂの直径よりも大きく、かつ「雌ネジ部１９の内径」よりも小さく形成されている。前記収納孔１５の底部１５ａは、発熱部１６ｂの先端よりも深い位置に形成されている。この結果、前記カートリッジヒータ１３の発熱部１６ｂと金型１２における収納孔１５が形成された部位との間には、空隙Ｋ１が形成されている。前記空隙Ｋ１内には、前記ハンダ１４が隙間なく充填されている。
【００１２】
前記カートリッジヒータ１３の雄ネジ部１６ａと前記金型１２の雌ネジ部１９とが螺合固定されていることにより、前記空隙Ｋ１の気密性が保持され、同空隙Ｋ１内の溶融状態のハンダ１４が収納孔１５から漏れ出さないように構成されている。
【００１３】
なお、本実施形態では、前記カートリッジヒータ１３の発熱部１６ｂにおける発熱温度は約８００°Ｃとされ、前記耐熱金属パイプＰ１は約８００°Ｃの温度では溶融しない金属とされている。また、前記ハンダ１４の融点温度は約５００°Ｃとされている。
【００１４】
次に、上記第１実施形態の金型装置１１の組み付け方法について説明する。
金型１２における収納孔１５の開口部が上方を向くように、金型１２を配置する。そして、収納孔１５内に溶融したハンダ１４を所定量充填し、その後すぐに、カートリッジヒータ１３の先端部１６を収納孔１５内に挿入する。このとき、発熱部１６ｂの耐熱金属パイプＰ１は約８００°Ｃの温度では溶融しない金属とされているため、溶融したハンダ１４（融点温度が約５００°Ｃ）内に発熱部１６ｂを挿入しても耐熱金属パイプＰ１は溶融しない。
【００１５】
次に、金型１２の雌ネジ部１９とカートリッジヒータ１３の雄ネジ部１６ａとを螺合すべく、カートリッジヒータ１３のナット部１７をスパナなどを用いて締める。この結果、前記雌ネジ部１９と前記雄ネジ部１６ａとが螺合固定されることにより空隙Ｋ１内の気密が保持され、その空隙Ｋ１内に充填した溶融状態のハンダ１４が収納孔１５の開口部から漏れ出すことがない。
【００１６】
次に、上記第１実施形態のように構成された金型装置１１の作用について説明する。
金型１２を加熱するべく、カートリッジヒータ１３に電力を供給してカートリッジヒータ１３の発熱部１６ｂを発熱させる。すると、カートリッジヒータ１３から発せられた熱はハンダ１４を介して金型１２に伝達する。この際、空隙Ｋ１にはハンダ１４が隙間なく充填されているため、カートリッジヒータ１３から発せられる熱が金型１２へ効率よく伝達できる。
【００１７】
従って、上記第１実施形態の金型装置１１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、カートリッジヒータ１３の発熱部１６ｂと、金型１２における収納孔１５が形成された部位との間（空隙Ｋ１）に、発熱部１６ｂの発熱により液化（溶融）するハンダ１４を充填した。従って、ハンダ１４によりカートリッジヒータ１３の熱を金型１２に効率よく伝達される。
【００１８】
（２）本実施形態では、液化（溶融）したハンダ１４が収納孔１５から漏れ出すことを防ぐ螺合機構１８を備えた。従って、収納孔１５からハンダ１４が漏れ出すことなく、カートリッジヒータ１３の発熱部１６ｂの熱を金型１２へ確実に伝達できる。
【００１９】
（３）本実施形態では、カートリッジヒータ１３の耐熱金属パイプＰ１を約８００°Ｃの温度では溶融しない金属で形成した。また、約５００°Ｃで溶融するハンダ１４を空隙Ｋ１内に充填した。このため、金型装置１１を組み付ける際に、溶融した状態のハンダ１４を収納孔１５内に充填し、その後すぐに、カートリッジヒータ１３の先端部１６を収納孔１５内に挿入しても、カートリッジヒータ１３の耐熱金属パイプＰ１がハンダ１４の熱により溶融することがない。従って、金型１２に対してカートリッジヒータ１３を良好な状態で組み付けることができる。
【００２０】
また、金型装置１１を分解する際には、カートリッジヒータ１３を発熱させることにより、ハンダ１４を溶融させる。すると、カートリッジヒータ１３を金型１２から取り出す際に、溶融したハンダ１４と発熱部１６ｂとの界面には摩擦が生じない。従って、金型１２からカートリッジヒータ１３を容易に取り外すことができる。
【００２１】
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図２に従って説明する。
図２に示すように、本実施形態の金型装置２１は、金型２２、ヒータとしてのカートリッジヒータ（棒状抵抗加熱ヒータ）２３、及び熱伝達媒体としてのハンダ２４を備えている。
【００２２】
前記金型２２には断面円形状をなす収納孔２５が形成され、その収納孔２５内には前記カートリッジヒータ２３の円柱状をなす発熱部２６が配置されている。前記発熱部２６における外周部には、ステンレス等の円筒状をなす耐熱金属パイプＰ２を備えている。前記耐熱金属パイプＰ２は耐熱カバーに相当する。
【００２３】
前記発熱部２６の直径は前記金型２２の収納孔２５の内径より小さく形成されている。前記収納孔２５の底部２５ａは、前記発熱部２６の先端よりも深い位置に形成されている。この結果、前記カートリッジヒータ２３の発熱部２６と金型２２における収納孔２５が形成された部位との間には、空隙Ｋ２が形成されている。前記空隙Ｋ２には前記ハンダ２４が隙間なく充填されている。
【００２４】
前記カートリッジヒータ２３における発熱部２６の基端側には、円盤状のフランジ部２７が形成されている。同フランジ部２７における金型２２側の側面Ｓ１は、金型２２における収納孔２５が開口する側面Ｓ２に対して当接されている。
【００２５】
前記フランジ部２７には円環状をなす漏れ防止凸条部２８が側面Ｓ１から突出形成されている。前記漏れ防止凸条部２８の内径は前記収納孔２５の内径よりも大きくなるように形成されている。また、前記金型２２において、前記漏れ防止凸条部２８に対応する部位には、前記漏れ防止凸条部２８と凹凸の関係で係合する漏れ防止凹条部２９が形成されている。そして、前記漏れ防止凸条部２８と前記漏れ防止凹条部２９とが係合されている。
【００２６】
前記漏れ防止凸条部２８及び前記漏れ防止凹条部２９により漏れ防止凹凸手段としての漏れ防止凹凸機構３２が構成されている。
前記フランジ部２７は金型２２に対して複数のボルト３０（図２においては２個のみ図示）により締結固定され、この結果、フランジ部２７の側面Ｓ１と金型２２の側面Ｓ２とが圧接されている。前記ボルト３０は圧接部材に相当する。前記ボルト３０は、漏れ防止凸条部２８の外周側に位置するように配置されている。前記フランジ部２７、及び前記ボルト３０にて漏れ防止手段としての栓機構３１が構成されている。
【００２７】
前記側面Ｓ１と前記側面Ｓ２とが圧接されていることにより、前記空隙Ｋ２の気密性が保持され、同空隙Ｋ２内の溶融状態のハンダ２４が収納孔２５から漏れ出さないように構成されている。それに加え、前記漏れ防止凸条部２８と前記漏れ防止凹条部２９との係合により、両側面Ｓ１，Ｓ２間における漏れ防止凸条部２８内周から外周へハンダ２４が漏れ出さないように構成されている。
【００２８】
従って、本実施形態の金型装置２１の組み付け方法においても、前記第１実施形態の金型装置１１の組み付け方法と同様の方法で行う。即ち、金型２２における収納孔２５にハンダ２４を所定量充填し、その収納孔２５にカートリッジヒータ２３の発熱部２６を挿入して、ボルト３０にてフランジ部２７を金型２２に対して締結固定する。
【００２９】
また、本実施形態の金型装置２１は前記第１実施形態における金型装置１１と同様の作用、及び効果（１）、（３）と同様の効果を奏すると共に以下の効果を奏する。
【００３０】
（１）本実施形態では、カートリッジヒータ２３の外周に設けられたフランジ部２７と、金型２２における側面Ｓ２（収納孔２５の開口周縁）に対して前記フランジ部２７を圧接させるボルト３０とにより栓機構３１を構成した。そして、この栓機構３１により液化（溶融）したハンダ２４が収納孔２５から漏れ出すことを防ぐようにした。従って、収納孔２５からハンダ２４が漏れ出すことなく、カートリッジヒータ２３の発熱部２６の熱が金型２２へ確実に伝達できる。
【００３１】
（２）本実施形態では、フランジ部２７の漏れ防止凸条部２８と金型２２の漏れ防止凹条部２９とを係合させた。そのため、両側面Ｓ１，Ｓ２間における漏れ防止凸条部２８内周から外周へハンダ２４が漏れ出すことがない。従って、液化（溶融）したハンダ２４が収納孔２５から漏れ出すことをより一層防ぐことができる。
【００３２】
（第３実施形態）
以下、本発明を具体化した第３実施形態を図３に従って説明する。
なお、第３実施形態の金型装置４１は、前記第１実施形態の金型装置１１を変更したものであり、前記第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、その詳細な説明を省略し、異なるところのみを説明する。
【００３３】
本実施形態の金型装置４１は金型装置１１における収納孔１５（以下、本実施形態では収納孔４２という）の形状を変更している。即ち、本実施形態における金型装置４１の収納孔４２は、前記発熱部１６ｂの体積よりも大きな容積を備えるとともに底部側から開口部側へ向けて次第に内径が大きくなる円錐台状とされている。前記収納孔４２の底部側端部の内径（前記収納孔４２の底部４２ａの内径）は、前記発熱部１６ｂの直径よりも若干大きく形成されている。一方、前記収納孔４２の開口部側端部の内径は、雌ネジ部１９の内径」よりも小さく形成されている。
【００３４】
従って、本実施形態の金型装置４１は、前記第１実施形態の金型装置１１と同様の組み付け方法、作用、及び効果を奏すると共に、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態では、収納孔４２は、前記発熱部１６ｂの体積よりも大きな容積を備えるとともに底部側から開口部側へ向けて次第に内径が大きくなる円錐台状となるように成した。従って、例えば、故障により発熱しなくなったカートリッジヒータ１３を取り換える際に、ハンダ１４が溶融していなくても収納孔４２が抜け勾配の役割を果たすことにより、金型１２からカートリッジヒータ１３を容易に取り外すことができる。
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態は以下のような他の実施形態に変更して具体化してもよい。
【００３５】
・前記各実施形態では、熱伝達媒体としてハンダ１４，２４を用いていたが、これに限らず、熱伝達媒体として亜鉛、すず、鉛、硝酸塩などを用いてもよい。要は、５００°Ｃ〜８００°Ｃの間で溶融する金属やその他の材料を熱伝達媒体として用いてもよい。
【００３６】
・前記第２実施形態では、フランジ部２７に対して漏れ防止凸条部２８を形成し、金型２２に対して前記漏れ防止凸条部２８に凹凸の関係で係合する漏れ防止凹条部２９を形成していた。これに限らず、フランジ部２７に対して漏れ防止凹条部２９を形成し、金型２２に対して前記漏れ防止凹条部２９に凹凸の関係で係合する漏れ防止凸条部２８を形成してもよい。
【００３７】
・第２前記実施形態では、フランジ部２７に漏れ防止凸条部２８を、金型２２に漏れ防止凹条部２９を形成していたが、図４に示すように、漏れ防止凸条部２８及び漏れ防止凹条部２９を省略して金型装置５１を構成してもよい。
【００３８】
次に、上記各実施形態及び他の実施形態から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）液化した前記熱伝達媒体が前記収納孔から漏れ出すことを防ぐ漏れ防止手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の金型装置。
【００３９】
（ロ）前記漏れ防止手段は、前記ヒータの外周に設けられた雄ネジ部と、前記金型における前記収納孔に連通するように設けられた前記雄ネジ部に対して螺合する雌ネジ部とからなる螺合機構であることを特徴とする技術的思想（イ）に記載の金型装置。
【００４０】
（ハ）前記漏れ防止手段は、前記ヒータの外周に設けられたフランジ部と、前記金型における前記収納孔の開口周縁に対して前記フランジ部を圧接させる圧接部材とからなる栓機構であることを特徴とする技術的思想（イ）に記載の金型装置。
【００４１】
（ニ）前記収納孔は、前記発熱部の体積よりも大きな容積を備えるとともに底部側から開口部側へ向けて次第に内径が大きくなる円錐台状とされていることを特徴とする請求項１乃至技術的思想（イ）〜（ハ）のうちいずれか１項に記載の金型装置。
【００４２】
（ホ）前記フランジ部と前記金型との間には、凹凸の関係で係合して液化した前記熱伝達媒体が前記収納孔から漏れ出すことを防ぐ漏れ防止凹凸手段を設けたことを特徴とする技術的思想（ハ）に記載の金型装置。
【００４３】
（へ）前記熱伝達媒体は、硝酸塩又は５００°Ｃ〜８００°Ｃの間で溶融する金属であり、前記発熱部はその外周に耐熱カバーを備え、前記耐熱カバーは前記硝酸塩又は前記金属に対して耐熱性を備えていることを特徴とする請求項１乃至技術的思想（イ）〜（ホ）のうちいずれか１項に記載の金型装置。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、熱伝達媒体によりヒータの熱を金型に効率よく伝達できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における金型装置の側面部分断面図。
【図２】第２実施形態における金型装置の側面部分断面図。
【図３】第３実施形態における金型装置の側面部分断面図。
【図４】他の実施形態における金型装置の側面部分断面図。
【符号の説明】
１１，２１，４１，５１…金型装置、１２，２２…金型、
１３，２３…ヒータとしてのカートリッジヒータ、
１４，２４…熱伝達媒体としてのハンダ、１５，２５，４２…収納孔、
１６ｂ，２６…発熱部。

Claims

発熱部を備えたヒータと、前記発熱部を収納する収納孔を有する金型とを備えた金型装置において、
前記発熱部と前記金型における前記収納孔が形成された部位との間に、前記発熱部の発熱により液化する熱伝達媒体を充填したことを特徴とする金型装置。